焊接机器人的小臂稳定性设计

焊接机器人的小臂设计的目标函数主要考虑两方面的内容，一是小臂质量最小，二是工业机器人的运动具有稳定性，表现在不平衡力矩上面，就是小臂的不平衡力矩较小。
运动平稳和重复定位精度是衡量机器人性能的重要依据。小臂在运动中要求较高，影响其运动精度的因素有多个，其中结构刚度就是不可忽视的因素之一。为了使焊接机器人运动平稳，焊接机器人在设计时一般要求结构紧凑，同时也要要求重量尽量轻，从而提高小臂的运动平稳性。主要考虑小臂的力矩变化，以及使其所受力矩为最小。

小臂所受的力矩主要来自自身的重力和负载所产生的，所以在工作要求内，小臂承受的力矩越小，对机器人越有利。根据表3.3得知小臂所受的力和力矩。把小臂所受的力矩作为另一个目标函数。

由于机器人的结构可知，根据公式(3-13), (3-14), (3-15)可知，小臂所受的力矩变化只与小臂转角 有关。分析发现小臂姿态在运动过程中，对不平衡力矩f2(x)有一定的影响:小臂姿态保持水平时得到的最大不平衡力矩，这个常数正是小臂在极限位置时，小臂从水平变到竖直时小臂对III轴(c点)产生的力矩变化最大值。由研究发现:这个力矩是III轴电动机必须克服的扭矩之一，此时小臂为水平状态，即=0°。
3.5.3焊接机器人小臂优化目标函数的建立
选择平衡缸固定点A到回转中心B的距离Lo、大臂轴中心c到与平衡缸回转中心B的距离z、弹簧的劲度系数K、弹簧的初始变形量X0作为优化变量，设:

根据实验分析，机器人小臂直径D具有一定的取值范围，当图3.6, 3.7和3.8,当D值增大时，为了满足刚度条件，其长度L的值也会增加。在实际测试中，D,L值会有一定的限制。因此其取值范围为: